Absorption av mörk materia i dielektriska material

Abstract

Syftet med denna studie var att undersöka absorption av mörk materia i form av mörka fotoner för de åtta materialen Al2O3, GaN, Al, ZnS, GaAs, SiO2, Si och Ge. För att göra detta undersöktes absorptionshastigheten Γ samt absorptionshastighetens händelsefrekvens N hos de mörka fotonerna. Detta gjordes med numeriska och analytiska metoder. Det centrala för båda analyserna var att Γ och N delades upp i en longitudinell del samt en transversell del som undersöktes separat. Den numeriska analysen utfördes med hjälp av Python-paketet DarkELF som innehöll färdig data för den dielektriska funktionen εr(q,ω). Resultaten för Γ presenterades med grafer i massintervallet 1-10 eV och för N redovisades respektive materials händelsefrekvens för massan 1 eV i en tabell. Från tabellen kunde slutsatsen dras att Al var mest benägen att absorbera mörka fotoner medan SiO2 var minst benägen. För den analytiska delen användes Kramers-Kronig relationerna för att härleda ett uttryck för en övre gräns av N. För den longitudinella delen presenteras en graf som visar hur materialen förhåller sig till den övre gränsen. Resultatet visar att aluminium är nära att mätta den övre gränsen. Den transversella händelsefrekvensen kunde däremot inte evalueras då uttrycket blev materialberoende.